彈性勢能初步了解試卷一、選擇題（每題5分，共30分）關(guān)于彈性勢能，下列說法正確的是（）A.只有彈簧具有彈性勢能B.物體只要發(fā)生形變就一定具有彈性勢能C.彈性勢能的大小與物體的形變程度有關(guān)D.物體發(fā)生塑性形變時也具有彈性勢能彈簧的彈性勢能大小與下列哪個因素無關(guān)（）A.彈簧的勁度系數(shù)B.彈簧的形變量C.彈簧的質(zhì)量D.彈簧的材料性質(zhì)如圖所示，將同一彈簧分別拉伸不同長度，比較兩種情況下彈簧的彈性勢能（）A.甲圖彈性勢能大B.乙圖彈性勢能大C.兩者彈性勢能相等D.無法比較下列實例中，物體的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的是（）A.拉開的弓將箭射出B.鐘表里的發(fā)條帶動指針轉(zhuǎn)動C.壓縮的彈簧將小球彈出D.蹦床運動員從高處落下接觸蹦床關(guān)于重力勢能和彈性勢能，下列說法正確的是（）A.重力勢能和彈性勢能都是矢量B.重力勢能和彈性勢能都與零勢能點的選取有關(guān)C.重力勢能的變化量與路徑有關(guān)D.彈性勢能的變化量與零勢能點的選取有關(guān)一個勁度系數(shù)為k的彈簧，原長為L，現(xiàn)將其拉長至長度為L+x，則彈簧的彈性勢能為（）A.kxB.kx2C.?kx2D.?k(L+x)2二、填空題（每空3分，共30分）彈性勢能是物體由于發(fā)生________而具有的能量。彈簧的彈性勢能公式是________，其中k表示________，x表示________。當彈簧的形變量增大時，其彈性勢能________；當形變量減小時，彈性勢能________。在彈性限度內(nèi)，彈簧的彈力大小與形變量成________比，這個規(guī)律叫做________定律。質(zhì)量為m的物體從高處落下，壓縮彈簧至最低點的過程中，物體的________能轉(zhuǎn)化為________能和彈簧的________能。三、實驗題（共20分）某同學為探究彈簧彈性勢能與形變量的關(guān)系，設(shè)計了如下實驗：實驗器材：彈簧、刻度尺、鐵架臺、重物、打點計時器、紙帶等。實驗步驟：將彈簧固定在鐵架臺上，下端掛一重物，用刻度尺測量彈簧的原長L?。在彈簧下端依次增加不同質(zhì)量的重物，記錄每次所掛重物的質(zhì)量m，并測量彈簧的長度L，計算形變量x=L-L?。用打點計時器記錄重物下落過程中的運動情況，通過紙帶計算重物的速度。根據(jù)機械能守恒定律，彈簧的彈性勢能等于重物減少的重力勢能與增加的動能之和。請回答下列問題：實驗中需要測量的物理量有哪些？（6分）如何根據(jù)實驗數(shù)據(jù)驗證彈簧彈性勢能與形變量的平方成正比？（8分）實驗中存在哪些誤差來源？如何減小誤差？（6分）四、計算題（共20分）一個勁度系數(shù)k=100N/m的彈簧，原長為0.2m，現(xiàn)將其壓縮至0.1m，求彈簧的彈性勢能。（10分）質(zhì)量為0.5kg的小球從離地面1m高處自由落下，與地面上的輕彈簧接觸后，將彈簧壓縮了0.2m，不計空氣阻力，g取10m/s2，求彈簧的勁度系數(shù)。（10分）五、解答題（共20分）簡述彈性勢能與重力勢能的異同點。（10分）分析蹦床運動員從高處落下到彈起的過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的。（10分）六、綜合應(yīng)用題（共30分）如圖所示，質(zhì)量為m=1kg的物體靜止在光滑水平面上，與一個勁度系數(shù)k=200N/m的彈簧相連，彈簧另一端固定在墻上?，F(xiàn)用水平力將物體向右拉至彈簧伸長x=0.1m處，然后釋放，物體在彈簧彈力作用下向左運動。求：釋放瞬間彈簧的彈性勢能；（10分）物體運動到平衡位置時的速度大??；（10分）物體向左運動的最大距離。（10分）參考答案及解析一、選擇題C解析：彈性勢能是物體發(fā)生彈性形變時具有的能量，并非只有彈簧具有，A錯誤；物體發(fā)生塑性形變時不具有彈性勢能，B、D錯誤；彈性勢能的大小與形變程度有關(guān)，C正確。C解析：彈簧的彈性勢能與勁度系數(shù)、形變量和材料性質(zhì)有關(guān)，與質(zhì)量無關(guān)，C正確。B解析：同一彈簧，形變量越大，彈性勢能越大，乙圖形變量大，B正確。C解析：拉開的弓將箭射出是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，A正確；鐘表發(fā)條帶動指針轉(zhuǎn)動是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，B正確；壓縮的彈簧將小球彈出是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，C正確；運動員接觸蹦床是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，D錯誤。（注：本題為單選題，正確答案為C）B解析：重力勢能和彈性勢能都是標量，A錯誤；兩者都與零勢能點的選取有關(guān)，B正確；重力勢能變化量與路徑無關(guān)，C錯誤；彈性勢能變化量與零勢能點無關(guān)，D錯誤。C解析：彈簧彈性勢能公式為?kx2，C正確。二、填空題彈性形變E?=?kx2；勁度系數(shù)；形變量增大；減小正；胡克重力勢；動；彈性勢三、實驗題答：需要測量的物理量有：彈簧原長L?、每次所掛重物質(zhì)量m、彈簧長度L、重物下落的高度、重物的速度。答：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出每次的形變量x和對應(yīng)的彈性勢能E?，然后以x2為橫坐標，E?為縱坐標繪制圖像，若圖像是一條過原點的直線，則說明彈性勢能與形變量的平方成正比。答：誤差來源：刻度尺測量長度時的誤差、打點計時器打點的誤差、空氣阻力的影響等。減小誤差的方法：多次測量取平均值、選用精度更高的測量儀器、在真空環(huán)境中進行實驗等。四、計算題解：彈簧的形變量x=0.2m-0.1m=0.1m彈性勢能E?=?kx2=?×100×0.12=0.5J答：彈簧的彈性勢能為0.5J。解：小球下落的高度h=1m+0.2m=1.2m小球減少的重力勢能mgh=0.5×10×1.2=6J彈簧增加的彈性勢能E?=?kx2=6J解得k=2E?/x2=2×6/0.22=300N/m答：彈簧的勁度系數(shù)為300N/m。五、解答題答：相同點：兩者都是勢能，都是標量，都與物體的相對位置有關(guān)，都具有相對性。不同點：彈性勢能是由于物體發(fā)生彈性形變而具有的能量，與形變量和勁度系數(shù)有關(guān)；重力勢能是由于物體被舉高而具有的能量，與高度和質(zhì)量有關(guān)。彈性勢能的零勢能點通常選在原長處，重力勢能的零勢能點可以任意選取。答：蹦床運動員從高處落下到彈起的過程中，能量轉(zhuǎn)化如下：（1）運動員從高處下落到接觸蹦床前：重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。（2）接觸蹦床到壓縮至最低點：動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和重力勢能（高度降低）。（3）從最低點彈起到離開蹦床：彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能和重力勢能。（4）離開蹦床后上升：動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。六、綜合應(yīng)用題解：彈簧的彈性勢能E?=?kx2=?×200×0.12=1J答：釋放瞬間彈簧的彈性勢能為1J。解：根據(jù)機械能守恒定律，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為物體的動能?mv2=E?解得v=√(2E?/m)=√(2×1/1)=√2≈1.41m/s答：物體運動到平衡位置時的速度大小為1.41m/s。解：物體向左運動到最大距離時，速度為零，彈性勢能等于初始彈性勢能，形變量大小相等，所以最大距離為0.1m。答：物體向左運動的最大距離為0.1m。知識點總結(jié)彈性勢能的概念：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量。彈性勢能公式：E?=?kx2，其中k為勁度系數(shù)，x為形變量。彈性勢能的影響因素：勁度系數(shù)、形變量、材料性質(zhì)。能量轉(zhuǎn)化：彈性勢能與動能、重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過程中總機械能守恒（不計摩擦和空氣阻力）。胡克